河南省平頂山煤田東段深部普查區煤巖層對比分析

李建欣，高明輝，李學偉，張曉逵，張建奎

（河南省煤田地質局四隊，河南平頂山467000）

河南省平頂山煤田東段深部普查區煤巖層對比分析

李建欣*，高明輝，李學偉，張曉逵，張建奎

（河南省煤田地質局四隊，河南平頂山467000）

河南省平頂山煤田東段深部煤普查區位于平頂山煤田東部，屬原平頂山煤田深部東段普查區的一部分。區含煤地層為石炭系上統太原組、二疊系下統山西組、下石盒子組及中統上石盒子組，劃分為9個含煤段，含煤65層。本次綜合采用標志層、層間距、煤巖組合特征、動植物化石組合特征、物性特征等方法，確定地層層序，詳細劃分含煤地層，對主要煤層二1、四2、五2、六2、七2、八3煤層進行綜合對比，研究其沉積環境特征和聚煤特征。

平頂山煤田；深部；煤巖層對比；聚煤規律

1　勘查區位置及四鄰概況

勘查區位于襄城縣境內。東西長11.992～19.836km，南北寬4.554～17.07km，面積約148.60km2。

四鄰概況：勘查區西北部邊界外現有平頂山天安煤業十三礦，開采二1、四2、七4煤層，開采最大標高-800m。西部邊界外現有河南平寶煤業有限公司首山一礦，開采二1、四2、五2煤層，開采最大標高-850m。西南部邊界外現有平頂山天安煤業八礦，開采二1、二2、四2、五2煤層，開采最大標高-800m。東北部大致以襄郟正斷層為界，南部大致以洛崗斷層為界，勘查區外圍其它地段及區內因煤層埋藏較深，現階段沒有生產礦井［1］。

2　區域地層及構造

2.1區域地層

平頂山煤田區劃屬華北地層區，澠池—確山地層小區，發育地層從老到新依次為：元古界、寒武系、石炭系、二疊系、三疊系，新生界新近系、第四系。其中石炭系、二疊系為含煤地層。

根據鉆孔揭露、地表出露及區域資料，本區地層由老到新有：上寒武統崮山組；上石炭統本溪組、太原組；下二疊統山西組、下石盒子組，中二疊統上石盒子組，上二疊統石千峰組；下三疊統劉家溝組；新近系及第四系。其中含煤地層為太原組、山西組、下石盒子組和上石盒子組。

2.2區域構造

普查區主要構造形態為軸向北西—南東的寬緩褶皺，主要由白石山背斜、靈武山向斜和襄郟背斜所組成。地層走向一般為290°～310°，傾角一般10°～20°。

區內斷裂以正斷層為主，東北部邊界附近發育一條襄郟逆斷層，斷層多分布在襄郟背斜軸部附近，靈武山向斜軸以南地段斷層稀少，北西向主要構造由南向北依次分布有白石山背斜、霍堰斷層、靈武山向斜、襄郟背斜、山后姚莊、孫莊一號、孫莊二號、黨廟、襄郟支斷層、胡崗斷層、襄郟逆斷層及襄郟正斷層等組成，北東向斷層有洛崗及伴生支斷層、二維地震控制的DF1、DF5正斷層、七里店及支斷層、郅莊及溝李封正斷層，地質構造復雜程度中等。通過地震勘探，地面地質填圖和鉆探工程所揭露，全區發現大小斷層25條，其中落差大于100m的12條［2-3］。

3　含煤概況及煤層發育情況

3.1含煤概況

本區含煤地層為石炭系上統太原組、二疊系下統山西組、下石盒子組及中統上石盒子組，含煤地層平均厚790.00m，劃分9個含煤段，含煤65層。山西組二1煤為主要可采煤層，下石盒子組四2煤為大部可采煤層，五2煤層為局部可采煤層，一4、一5、四3、五3煤見少量可采點，其余煤層均為偶見可采點或不可采。煤層總厚度23.62m，含煤系數2.99%。可采煤層總厚8.96m，可采含煤系數1.13%。本區各煤段煤層發育情況見表1。

3.2煤層發育情況

（1）石炭系太原組（一煤段）：含煤14層，其中上部石灰巖段含煤4層（一8-1、一8-2、一9-1、一9-2）；中部砂泥巖段含煤5層（一5-1、一5-2、一6、一7-1、一7-2）；下部石灰巖段含煤5層（一1、一2、一3、一4-1、一4-2）。太原組煤層均為不可采煤層，一1、一2、一3、一4-1、一5-1、一9-2局部偶見可采點。

（2）二疊系下統山西組（二煤段）：含煤6層，二1（二11、二21）煤層位于二1煤段，二2煤位于大占砂巖段。二1（二11）煤全區發育，厚0.84～8.51m，平均厚度5.61m，局部含夾矸1～2層。二1煤層局部分岔為二11、二21煤，二21煤厚0～3.99m，二11與二21煤間距1.31～5.33m，二21煤偶見可采點。二2煤，厚0～1.26m，偶見可采點。其它煤層不可采。

（3）二疊系下統下石盒子組：自下而上分為4個煤段（三—六），含煤27層，其中四2、五2、五3、六2煤層均較穩定，其中四2煤大部可采，五2煤局部可采，其余均不可采。

（4）二疊系中統上石盒子組：自下而上分為3個煤段（七—九），含煤18層，其中七2、八3煤較發育，七1、七2、七3、七4、七5、八3煤偶見可采點，屬不可采煤層。

表1　本區煤層發育情況一覽表

4　煤巖層對比分析

4.1對比方法和依據

采用標志層、層間距、煤巖組合特征、動植物化石組合特征、物性特征等方法。確定地層層序，詳細劃分含煤地層，對主要煤層二1、四2、五2、六2、七2、八3煤層綜合對比，研究其沉積環境特征和聚煤特征。

4.2主要標志層、煤層特征及其間距對比

區內主要標志層有二1煤底板砂巖、香炭砂巖（Sx）、大占砂巖（Sd）、砂鍋窯砂巖（Ss）及三、四、五、六、七煤段分界砂巖（S4、S5、S6、St），輔助標志層大紫泥巖（Md）、小紫泥巖及七/八、八/九煤段分界砂巖S8、S9，其標志特征明顯，層位穩定，是劃分地層和煤、巖層的主要依據之一，見表2。

表2　主要煤層、標志層間距一覽表（單位：m）

區內主要煤層、標志層間距雖有一定變化，但根據主要煤層、標志層間距仍能有效地進行對比。

4.3煤、巖層組合特征對比

區內各含煤段煤、巖層組合特征各有特色，為煤段和煤層對比提供了依據。

（1）太原組：為一套海陸交互相沉積，含灰巖9層（L1—L9），含煤7～14層，巖性組合具三段特征，自下而上分為下部石灰巖段，含煤5層（一1、一2、一3、一4-1、一4-2）；中部砂泥巖段，含煤3～5層（一5-1、一5-2、一6、一7-1、一7-2）；上部石灰巖段含煤2～4層（一8-1、一8-2、一9-1、一9-2），有別于其它煤段組［4］。

（2）山西組：為一套砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤的沉積組合，具有較明顯的四段特征，底部為二1煤底板深灰色砂質泥巖，具波狀、透鏡狀層理；下部有較穩定的二1煤層，全區可采，偶分岔為二11、二21煤層；中下部有富含白云母片和炭質的大占砂巖和中部香炭砂巖與泥巖、砂質泥巖組合，大占砂巖段含二2煤；上部為具紫斑和菱鐵質鮞粒的小紫泥巖［5］。

（3）下石盒子組：為泥巖、砂質泥巖及砂巖和煤層的組合，據巖性組合特征，自下而上可分為三、四、五、六煤段。每個煤段底部皆有一層細—中粒砂巖，中部多為深灰色泥巖和薄煤層發育，下部和上部一般為具紫斑泥巖和砂質泥巖。

（4）上石盒子組：為泥巖、砂質泥巖、硅質泥巖、紫斑泥巖及砂巖和薄煤的組合，據巖性組合特征，自下而上可分為七、八、九煤段。每個煤段底部常具有一層細—中粒砂巖，上部和下部一般為具紫斑的泥巖和砂質泥巖。七煤段中部的深灰色泥巖和薄煤，含舌形貝化石；八煤段的中下部含煤及薄層硅質泥巖；九煤段含紫斑，中、上部偶含植物化石，頂部常發育一層灰綠—灰白色細—中粒砂巖。

4.4主要煤層、標志層物性特征對比

區內煤、巖層物性差異明顯，不同煤、巖層的視電阻率、伽馬伽馬等物性參數和測井曲線組合形態不同。

二1煤層視電阻率異常突出；伽馬伽馬曲線呈突出的高異常，界面挺撥陡峭，頂部呈稀疏而不規則的鋸齒狀。大占砂巖視電阻率曲線特征為高低參差不齊大小不一的尖峰狀。

四2煤層視電阻率與伽馬伽馬曲線異常突出陡峭，高低相間林立。

五2、五3煤層視電阻率曲線異常較低。

六2煤層視電阻率曲線異常較低，曲線不甚突出。伽馬伽馬曲線多呈突出的孤峰。

七2煤層視電阻率曲線和伽馬伽馬曲線多呈不對稱的燕尾狀。

平頂山砂巖視電阻率曲線有較高異常反映，其曲線頂端呈此起彼伏狀大小聳立的山峰狀；自然電位曲線也有明顯正異常反映，且幅值較高。

4.5古生物化石對比法

本區古生物化石比較豐富，各煤段的化石組合獨有特色，含量也不一樣。根據他們的賦存情況，不但可以進行地層、煤段對比，也可以對比某些層段。

太原組石灰巖含較多蜓類、腕足類化石，泥巖中常含貓眼鱗木等植物化石，與其他煤段有所不同。

山西組的植物化石豐富，主要有櫛羊齒、帶羊齒及瓣輪葉等，二1煤層頂板深灰色泥巖中時含古尼羅蛤及舌形貝化石，為二1煤層對比的良好標志。

下石盒子組植物化石主要有單網羊齒、大羽羊齒、齒羊齒及瓣輪葉等與其他各組化石組合不同。四2、六2煤層間接頂、底板泥巖中均產舌形貝化石。本組與上覆或下伏地層中的植物面貌有很大差別。

上石盒子組植物化石較多，主要有帶羊齒、脈羊齒、大羽羊齒、斜羽葉及枝脈蕨等，七2煤層頂底板泥巖中產舌形貝化石，八煤段中下部發育硅質海綿骨針化石等，均為煤巖層對比提供了依據［6］。

4.6主要煤層對比

（1）二1煤層：位于山西組底部，上距砂鍋窯砂巖75m，賦存于底板砂質泥巖與大占砂巖之間，大占砂巖以富含白云母片和炭質為特征，底部砂質泥巖常夾細粒砂巖薄層，具波狀、透鏡狀層理。二1煤層層位穩定，視電阻率幅值比其它煤層高，伽馬伽馬曲線呈突出的高異常，界面挺拔陡峭，頂部呈稀疏而不規則的鋸齒狀。二1煤為焦煤、瘦煤、貧瘦煤。二1煤層偶爾分岔為二11、二21煤層，二11、二21煤層間距1.28～5.33m，間為砂質泥巖。煤層對比可靠。

（2）四2煤層：位于下石盒子四煤段中部，下距S4砂巖28m，下距二1煤層176m，上距五2煤層92m，四2煤層視電阻率和伽馬伽馬曲線異常突出陡峭，高低相間林立。煤層對比可靠。

（3）五2煤層：位于下石盒子五煤段中部，下距S5砂巖49m，下距四2煤層92m，上距六2煤層95m，上距St砂巖140m，五2煤層視電阻率曲線異常較低。煤層對比可靠。

（4）六2煤層：位于下石盒子組六煤段中部，下距S6砂巖50m，上距田家溝砂巖45m，視電阻率曲線異常較低，曲線不甚突出，伽馬伽馬曲線多呈突出的孤峰。六2煤層位穩定。煤層對比可靠。

（5）七2煤層：位于上石盒子組七煤段中部，下距田家溝砂巖59m，頂板泥巖含豐富的植物化石與舌形貝化石共生，底板砂巖具條帶狀、含炭質和白云母片及舌形貝化石。七2煤視電阻率和伽馬伽馬曲線多呈不對稱燕尾狀。煤層對比可靠。

（6）八2煤層：位于上石盒子組八煤段中部，下距七2煤60m，其下部薄層硅質泥巖是良好的對比標志。煤層對比可靠。

5　結論

（1）煤巖層對比是煤田地質勘查、生產勘查和煤礦開采基礎地質工作的重要手段，主要用于查明煤層層序、厚度及其變化，了解煤系和煤層的原生及后生變化，對煤層評價，判斷構造及估算儲量，指導礦井開發生產都有十分積極的意義。不同的分析方法各有其局限性，必須綜合分析，取長補短，從而保證煤巖層對比的可靠性和真實性［7］。

（2）結合以往地質資料，綜合分析本區含煤概況及煤層發育情況，通過多種方法分析研究煤巖層組合特征，對主要煤層綜合對比，明確了其沉積環境特征和聚煤特征。

（3）區內主要可采煤層二1、四2、五2、六2、七2、八3煤層對比分析方法及結論可靠。

［1］河南省煤田地質局四隊.河南省平頂山煤田東段深部煤普查報告［R］.河南：河南省煤田地質局四隊，2014：54-74.

［2］李科花，胡盛，張全盛.平頂山煤田構造格局成因及控煤構造分析［J］.中州煤炭，2014（3）：112-114.

［3］胡盛，李科花，陳良立.平頂山煤田層序地層格架的建立及煤層分布規律研究［J］.中國井礦鹽，2014（5）：20-24.

［4］周慧堂，付澤明，李禎，杜士清，宋志堅.河南省平頂山煤田晚石炭世太原組沉積環境和聚煤沉積特征［J］.沉積學報，1990（3）：35-45.

［5］葛道凱，楊起，李寶芳.平頂山煤田山西組沉積體系與聚煤模式［J］.應用基礎與工程科學學報，1994（1）：52-64.

［6］廉欽龍.平頂山煤田二疊系含煤地層沉積特征［J］.科技資訊，2012（12）：119.

［7］張云中，田張麗.泉店井田的煤巖層對比［J］.中國煤田地質，2005，17（6）：8-9.

P618

A

1004-5716（2016）04-0139-04

2015-04-09

李建欣（1981-），男（漢族），河南平頂山人，工程師，現從事煤田地質技術管理與研究工作。